ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ
ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ
- +
Τελική τιμή: 32,44€
Αρχική τιμή: 36,04€ Έκπτωση -10% (3,60€)
Δωρεάν έξοδα αποστολής για αγορές 30,00 και άνω
Είδος

Έκδοση

Εκδότης

Έτος έκδοσης

ISBN

Μήνας έκδοσης

Σελίδες

Σχήμα

Κωδικός προϊόντος: 0,700 Κατηγορία: Ετικέτα: Συγγραφέας:

Το βιβλίο αυτό προσφέρει μια εισαγωγή στις βασικές αρχές που διέπουν τη δομή, σταθερότητα και διάσπαση των ατομικών πυρήνων καθώς και στις αλληλεπιδράσεις των πυρηνικών ακτινοβολιών με την ύλη και στη μέτρησή τους.
Επίσης παρέχει πληροφορίες για τις ιδιότητες των ραδιενεργών στοιχείων αλλά για τη σύνθεση νέων στοιχείων, που επέκτειναν το γνωστό Περιοδικό Σύστημα.
Η παραγωγή της πυρηνικής ενέργειας, ο κύκλος των πυρηνικών καυσίμων, από την εξόρυξη του ουρανίου μέχρι τη διάθεση των ραδιενεργών αποβλήτων, αλλά και η παρουσίαση στοιχείων υγειοφυσικής και ακτινοπροστασίας αποτελούν επίσης σημαντικά κεφάλαια του βιβλίου.
Τέλος, ιδιαίτερη έμφαση δίνεται από τους συγγραφείς στις πυρηνικές μεθόδους ανάλυσης, στις εφαρμογές των ισοτόπων και ακτινοβολιών στην έρευνα και τεχνολογία αλλά και στη ραδιενέργεια του περιβάλλοντος και των τροφίμων.

Το περιεχόμενο αυτού του διδακτικού συγγράμματος βασίζεται, σε μεγάλο βαθμό, στις παραδόσεις του μαθήματος της Ραδιοχημείας και Πυρηνικής Χημείας στο Τμήμα Χημείας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και έχει στόχο να καλύψει ένα κενό της ιδιαίτερα περιορισμένης ελληνικής βιβλιογραφίας σ’ αυτό το επιστημονικό πεδίο.

Το βιβλίο απευθύνεται σε φοιτητές της τριτοβάθμιας εκπαίδευσης, αλλά συγχρόνως προσφέρει και τεκμηριωμένη πληροφόρηση σε κάθε ενδιαφερόμενο για τις πυρηνικές επιστήμες και τις εφαρμογές τους.

Εισαγωγή 15
Μία σύντομη ιστορική αναδρομή …………………………………………………………………….. 15
Ραδιοχημεία και Πυρηνική Χημεία …………………………………………………………………… 20
Κεφάλαιο 1 Το άτομο και ο πυρήνας του 29
1.1. Το φορτίο και η ακτίνα του πυρήνα …………………………………………………………. 30
1.2. Μάζα και σταθερότητα του ατομικού πυρήνα ………………………………………… 32
1.3. Το σπιν, η μαγνητική ροπή, η ηλεκτρική τετραπολική ροπή και η
ομοτιμία των ατομικών πυρήνων …………………………………………………………….. 38
1.4. Τα υποατομικά και τα στοιχειώδη σωματίδια …………………………………………. 40
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………….. 45
Κεφάλαιο 2 Η ραδιενεργός διάσπαση 47
2.1. Νόμοι της ραδιενεργού διάσπασης ………………………………………………………….. 47
2.2. Ραδιενεργός ισορροπία ……………………………………………………………………………… 51
2.3. Η α-διάσπαση …………………………………………………………………………………………….. 55
2.4. Η β-διάσπαση …………………………………………………………………………………………….. 59
2.5. Η εκπομπή ακτινοβολίας-γ ………………………………………………………………………. 64
2.6. Η αυθόρμητη σχάση ………………………………………………………………………………….. 66
2.7. Εξωτικές μορφές διάσπασης …………………………………………………………………….. 69
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………….. 70
Κεφάλαιο 3 Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας και ύλης 73
3.1. Η αλληλεπίδραση των φορτισμένων σωματιδίων με την ύλη ………………. 73
3.1.1. Η ακτινοβολία πέδησης ……………………………………………………………………. 77
3.1.2. Η ακτινοβολία Čerenkov …………………………………………………………………… 78
Περιεχόμενα
9
3.2. Η αλληλεπίδραση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με την ύλη ….. 79
3.2.1. Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο …………………………………………………………… 80
3.2.2. Η σκέδαση Compton …………………………………………………………………………. 81
3.2.3. Η δίδυμη γένεση ………………………………………………………………………………… 82
3.3. Η αλληλεπίδραση των νετρονίων με την ύλη …………………………………………. 84
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………….. 85
Κεφάλαιο 4 Ανίχνευση και μέτρηση της πυρηνικής ακτινοβολίας 87
4.1. Μέθοδοι ανίχνευσης και μέτρησης της ακτινοβολίας ……………………………. 88
4.1.1. Οι ανιχνευτές ακτινοβολίας με αέριο ………………………………………………… 89
4.1.2. Οι σπινθηριστές …………………………………………………………………………………. 94
Δύο λόγια για τη θεωρία των ζωνών …………………………………………………… 95
4.1.3. Οι ημιαγωγικοί ανιχνευτές ………………………………………………………………… 99
Ανιχνευτές με p–n συνδέσμους (p–n junctions) ………………………………… 100
Ανιχνευτές ημιαγωγών n–i–p …………………………………………………………… 101
Ανιχνευτές επιφανειακού φραγμού …………………………………………………… 104
4.1.4. Βασικά συστήματα μέτρησης ακτινοβολίας …………………………………… 107
4.2. Μερικές βασικές έννοιες της στατιστικής των μετρήσεων ………………….. 111
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………… 116
Κεφάλαιο 5 Πυρηνικές αντιδράσεις, τεχνητή πυρηνική σχάση
και πυρηνική σύντηξη 117
5.1. Η ενέργεια των πυρηνικών αντιδράσεων ………………………………………………. 118
5.2. Η ενεργός διατομή των πυρηνικών αντιδράσεων ………………………………… 121
5.3. Υπολογισμός της απόδοσης μιας πυρηνικής αντίδρασης …………………….. 124
5.4. Είδη πυρηνικών αντιδράσεων …………………………………………………………………. 125
5.5. Ο ελαστικός και ανελαστικός σκεδασμός ……………………………………………… 128
5.6. Η τεχνητή πυρηνική σχάση …………………………………………………………………….. 129
5.7. Η πυρηνική σύντηξη ………………………………………………………………………………… 134
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………… 137
Κεφάλαιο 6 Ραδιενεργά στοιχεία 139
6.1. Το τεχνήτιο (Tc) ……………………………………………………………………………………….. 139
6.2. Το προμήθειο (Pm) ………………………………………………………………………………….. 142
10 Π. Μισαηλίδης, Φ. Νόλη: ΡΑΔΙΟΧΗΜΕIΑ και ΠΥΡΗΝΙΚH ΧΗΜΕIΑ: Βασικές αρχές και Εφαρμογές
10
6.3. Οι ακτινίδες ………………………………………………………………………………………………. 142
6.3.1. Το θόριο (Th) …………………………………………………………………………………… 147
6.3.2. Το πρωτακτίνιο (Pa) ………………………………………………………………………… 149
6.3.3. Το ουράνιο (U) ………………………………………………………………………………… 149
6.3.4. Το νεπτούνιο (Np) και το πλουτώνιο (Pu) ……………………………………… 150
6.3.5. Το αμερίκιο (Am) και το κιούριο (Cm) ………………………………………….. 152
6.3.6. Τα υπόλοιπα στοιχεία της ομάδας των ακτινίδων …………………………… 153
6.4. Οι τρανσακτινίδες: Αναζητώντας τα όρια της πυρηνικής σταθερότητας … 157
6.4.1. Το Ραδερφόρδιο (Rutherfordium), Rf …………………………………………….. 159
6.4.2. Το Ντούμπνιο (Dubnium), Db ………………………………………………………… 160
6.4.3. Το Σιμπόργκιο (Seaborgium), Sg …………………………………………………….. 161
6.4.4. Το Μπόριο (Bohrium), Bh ………………………………………………………………. 161
6.4.5. Το Χάσσιο (Hassium), Hs ………………………………………………………………… 162
6.4.6. Το Μαϊτνέριο (Meitnerium), Mt ……………………………………………………… 163
6.4.7. Το Νταρμστάτιο (Darmstadtium), Ds …………………………………………….. 163
6.4.8. Το Ραιντγκένιο (Röntgenium), Rg ………………………………………………….. 164
6.4.9. Το Κοπερνίκιο (Copernicium), Cn ………………………………………………….. 164
6.4.10. Τα στοιχεία με Ζ=113 ως 118 ………………………………………………………. 165
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………… 167
Κεφάλαιο 7 Η πυρηνική ενέργεια και ο κύκλος των πυρηνικών καυσίμων 169
7.1. Αλισσωτές αντιδράσεις και νετρονικό ισοζύγιο στους
πυρηνικούς αντιδραστήρες …………………………………………………………………….. 170
7.2. Τα συστατικά και η δομή ενός πυρηνικού αντιδραστήρα ……………………. 176
7.3. Είδη πυρηνικών αντιδραστήρων ……………………………………………………………. 179
7.4. Ο κύκλος των πυρηνικών καυσίμων ………………………………………………………. 182
7.4.1. Η εξόρυξη και παραλαβή του ουρανίου ………………………………………….. 182
7.4.2. Η μετατροπή σε UF6 και ο εμπλουτισμός του ουρανίου ………………… 185
7.4.3. Η παραγωγή των πυρηνικών καυσίμων ………………………………………….. 187
7.4.4. Η επεξεργασία των χρησιμοποιημένων πυρηνικών καυσίμων
και η ανακύκλωση του απομένοντος σχάσιμου υλικού …………………. 188
7.4.5. Η διαχείριση και διάθεση των πυρηνικών αποβλήτων ……………………. 191
7.5. Η παραγωγή ενέργειας από την πυρηνική σύντηξη …………………………….. 197
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………… 202
Περιεχόμενα 11
11
Κεφάλαιο 8 Οι επιταχυντές σωματιδίων 203
8.1. Οι πηγές των ιόντων ………………………………………………………………………………… 203
8.2. Είδη επιταχυντών …………………………………………………………………………………….. 203
8.2.1. Οι επιταχυντές σταθερού ηλεκτρικού πεδίου …………………………………. 205
8.2.2. Οι επιταχυντές εναλλασσόμενου ηλεκτρικού πεδίου ……………………. 207
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………… 213
Κεφάλαιο 9 Αρχές υγειοφυσικής και ακτινοπροστασίας 215
9.1. Βασικές έννοιες και μονάδες της υγειοφυσικής ……………………………………. 215
9.2. Βιολογικές επιπτώσεις των ακτινοβολιών …………………………………………….. 218
9.3. Η θωράκιση των πηγών ακτινοβολίας …………………………………………………… 224
9.4. Μερικοί απλοί δοσιμετρικοί υπολογισμοί ……………………………………………… 227
9.5. Η προσωπική δοσιμετρία ………………………………………………………………………… 229
9.6. Προστασία από τις ακτινοβολίες ……………………………………………………………. 232
9.6.1. Τα ραδιενεργά εργαστηριακά κατάλοιπα ……………………………………….. 236
9.6.2. Η μεταφορά ραδιενεργών ουσιών …………………………………………………… 237
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………… 239
Κεφάλαιο 10 Ατομικές και πυρηνικές τεχνικές ανάλυσης 241
10.1. Η ανάλυση με φθορισμό ακτίνων-Χ ……………………………………………………… 241
10.2. H ανάλυση με νετρονική ενεργοποίηση ……………………………………………….. 248
10.3. Η ανάλυση με δέσμες ιόντων ………………………………………………………………… 257
10.3.1. Η ανάλυση με επαγόμενη από πρωτόνια εκπομπή ακτίνων-Χ …….. 259
10.3.2. Η ανάλυση με φασματοσκοπία οπισθοσκέδασης Rutherford
και με ανίχνευση ανακρουόμενων πυρήνων ………………………………… 261
10.3.3. Η ανάλυση με πυρηνικές αντιδράσεις …………………………………………… 267
10.3.4. Η ανάλυση με ενεργοποίηση με φορτισμένα σωματίδια ………………. 269
10.3.5. Η φασματομετρία μαζών με επιταχυντές ………………………………………. 271
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………… 273
Κεφάλαιο 11 Εφαρμογές των ραδιενεργών ισοτόπων και των ακτινοβολιών 275
11.1. Εφαρμογές των ραδιενεργών ισοτόπων στη χημεία ……………………………. 275
11.1.1. Οι ραδιενεργοί ιχνηθέτες ………………………………………………………………. 275
12 Π. Μισαηλίδης, Φ. Νόλη: ΡΑΔΙΟΧΗΜΕIΑ και ΠΥΡΗΝΙΚH ΧΗΜΕIΑ: Βασικές αρχές και Εφαρμογές
12
11.1.2. Η ανάλυση με ισοτοπική αραίωση ………………………………………………… 277
11.1.3. Η φασματοσκοπία Μössbauer ………………………………………………………. 279
11.2. Εφαρμογές ραδιοϊσοτόπων στις γεωλογικές επιστήμες ……………………… 284
11.3. Ραδιενεργά ισότοπα και ακτινοβολίες στην ιατρική και τις
βιολογικές επιστήμες ………………………………………………………………………………. 285
11.3.1. Τα ραδιοφάρμακα: παρασκευή και χρήσεις ………………………………….. 285
Η παρασκευή των ραδιοφαρμάκων …………………………………………………. 287
11.3.2. Οι γεννήτριες ραδιονουκλιδίων …………………………………………………… 290
Η γεννήτρια 99Mo/ 99mTc ………………………………………………………………… 292
11.3.3. Η ιατρική διαγνωστική με ραδιοφάρμακα και ακτινοβολίες ………… 294
Υπολογιστική τομογραφία και υπολογιστική τομογραφία
εκπομπής μονού φωτονίου ……………………………………………………………… 294
Η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων …………………………………………….. 296
Οι ραδιοανοσιολογικές εξετάσεις (RIA) ………………………………………….. 297
11.3.4. Ιατρική θεραπευτική με ραδιοφάρμακα και ακτινοβολίες …………….. 298
11.4. Η ραδιοχρονολόγηση …………………………………………………………………………….. 300
11.4.1. Η ραδιοχρονολόγηση με άνθρακα-14 …………………………………………… 302
11.4.2. Η χρονολόγηση υδάτων με κοσμογενή ραδιονουκλίδια ……………… 306
11.4.3. Η ραδιοχρονολόγηση στη γεωλογία ……………………………………………. 308
Το χρονόμετρo καλίου-αργού (40Κ /
40Αr) ……………………………………….. 308
Η χρονολόγηση ουρανιούχων και θοριούχων ορυκτών …………………… 309
11.5. Τεχνολογικές εφαρμογές των ραδιενεργών ισοτόπων και των
ακτινοβολιών …………………………………………………………………………………………… 312
11.5.1. Οι εφαρμογές των ακτινοβολιών στην τεχνολογία των τροφίμων … 317
11.6. Οι ακτινοβολίες στην υπηρεσία της αρχαιολογίας και της τέχνης …….. 322
11.6.1. Η ραδιοχρονολόγηση στην αρχαιολογία ……………………………………… 322
11.6.2. Τα νετρόνια στην υπηρεσία της τέχνης …………………………………………. 325
11.6.3. Η μελέτη των υλικών και ο έλεγχος της αυθεντικότητας …………….. 326
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………… 332
Κεφάλαιο 12 Ραδιενέργεια στο περιβάλλον και τα τρόφιμα 335
12.1. Η φυσική ακτινοβολία ……………………………………………………………………………. 335
12.1.1. Το ραδόνιο ……………………………………………………………………………………… 340
12.1.2. Η τεχνολογικά επαυξημένη συγκέντρωση φυσικών
ραδιενεργών υλικών (TENORM): Μερικά παραδείγματα …………… 343
Τα οικοδομικά υλικά ……………………………………………………………………….. 343
Η παραγωγή και χρήση φωσφορικών λιπασμάτων – Ο φωσφογύψος .. 344
Περιεχόμενα 13
13
Η καύση άνθρακα για παραγωγή ενέργειας ……………………………………… 345
Η εξόρυξη και μεταλλουργία μετάλλων ……………………………………………. 345
12.2. Η τεχνητή ραδιενέργεια …………………………………………………………………………. 346
12.2.1. Οι δοκιμές πυρηνικών όπλων ………………………………………………………… 346
12.2.2. Η παραγωγή της πυρηνικής ηλεκτρικής ενέργειας ………………………. 347
12.2.3. Η ραδιορύπανση των υδάτων ……………………………………………………….. 350
12.3. Η μεταφορά των ραδιονουκλιδίων στο γήινο περιβάλλον …………………. 352
12.4. Η πρόσληψη των ραδιενεργών νουκλιδίων από τα φυτά, τα ζώα
και τον άνθρωπο ……………………………………………………………………………………… 359
12.4.1. Η πρόσληψη των φυσικών ραδιονουκλιδίων ………………………………… 361
12.4.2. Η πρόσληψη των τεχνητών ραδιονουκλιδίων ………………………………. 365
Το ιώδιο-131 …………………………………………………………………………………… 365
Το στρόντιο-90 ……………………………………………………………………………….. 367
Το καίσιο-137 και -134 ……………………………………………………………………. 367
Τα υπερουράνια στοιχεία ………………………………………………………………… 368
12.5. Τα ραδιονουκλίδια στα φυτικά και ζωϊκά τρόφιμα ………………………………. 369
12.5.1. Η βιοσυσσώρευση των ραδιονουκλιδίων στα ψάρια και
τα θαλασσινά ……………………………………………………………………………….. 372
12.5.2. Η ισχύουσα νομοθεσία ………………………………………………………………….. 373
Ασκήσεις – Ερωτήσεις ……………………………………………………………………………………… 375
Βιβλιογραφία ……………………………………………………………………………………………………. 377
Ευρετήριο όρων ……………………………………………………………………………………………….. 385